极紫外光源设备开启超短脉冲和高频率模式

来自University of Tokyo的研究人员在该大学建立了一个高频激光源设备，用于研究超快化学反应和快速生物过程等与时间相关的现象。该设备能够允许科学家产生相干的极端紫外线(XUV)脉冲和X射线脉冲。这两种高精度的光波可以由细微的参数控制，对于许多实验至关重要。

相干XUV 光源特别适合清楚的揭示生物和物理样品的细节。虽然现有的研究需要 XUV 光源时可以用大型粒子加速器，但是通常研究人员不允许使用这些设备。新研究的 XUV 设备有希望让很多的科学家使用。XUV 光源设备位于地下实验室中，设施包含一个5米乘2米的真空容器，内有一个100米长的谐振器，这个谐振器用于存储激光。线圈上两个独特的气体气囊能够改变激光的特性。当激光和气体相互作用时，将发生一种称为生成高阶谐波的过程。这个过程可确保 XUV 源提供超短脉冲，可用于探测快速现象以及高频现象。这些特性可以用来检查物质的结构和化学成分。

示意图展示了东京大学设备中如何生成两个不同的光束源。Springer Nature供图。

气体的存在还产生两个独立的 XUV 光和软X射线光。研究人员在研究过程中将这些光束投射到样品上，高速成像传感器最终读取从样品反射的光束。现有的 XUV 设备也在兆赫兹频段使用同步辐射脉冲，但是它的光脉宽很长，不适合解决动态、快速的现象。来自 University of Tokyo Institute for Photon Science and Technology和 RIKEN Center for Advanced Photonics 教授 Katsumi Midorikawa 说，新设备以及其方法会产生极短的 XUV 脉冲，这些脉冲具有极高的频率，即兆赫兹频段，也就是每秒百万次循环。

“以前，生产相干的 XUV 光和软X射线的设施是基于粒子加速器的巨型设备，就像较小版本的欧洲大型粒子对撞机一样，” Midorikawa 说。“鉴于这些设备的稀有性和其实验的巨额费用，许多研究人员无法使用这种设备。这促使我和 University of Tokyo 以及 RIKEN 的同事创造一种新型设备。我们希望让更多的研究人员更有机会使用这个设备。”